Анализ солнечных элементов — приложения сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
В последнее время мировые цены на нефть резко выросли, и индустрия возобновляемых источников энергии, представленная солнечными фотоэлектрическими (PV) электростанциями, привлекла широкое внимание. В центре внимания находятся перспективы развития и рыночная стоимость солнечных фотоэлектрических элементов, которые являются основным компонентом производства фотоэлектрической энергии. На мировом рынке аккумуляторов фотоэлектрические элементы составляют около 27%[1]. Сканирующий электронный микроскоп играет большую роль в совершенствовании производственного процесса и связанных с ним исследованиях фотоэлектрических элементов.
Фотоэлектрический элемент представляет собой тонкий лист оптоэлектронного полупроводника, который преобразует солнечную энергию непосредственно в электрическую энергию. В настоящее время коммерческие фотоэлектрические элементы массового производства представляют собой в основном кремниевые элементы, которые делятся на элементы из монокристаллического кремния, элементы из поликристаллического кремния и элементы из аморфного кремния.
Методы текстурирования поверхности для повышения эффективности солнечных элементов
В реальном процессе производства фотоэлектрических элементов, чтобы еще больше повысить эффективность преобразования энергии, на поверхности элемента обычно создается специальная текстурированная структура, и такие элементы называются «неотражающими» элементами. В частности, текстурированная структура на поверхности этих солнечных элементов улучшает поглощение света за счет увеличения количества отражений излучаемого света на поверхности кремниевой пластины, что не только снижает отражательную способность поверхности, но и создает внутри световые ловушки. Ячейка, тем самым значительно увеличивая эффективность преобразования солнечных элементов, что важно для повышения эффективности и снижения стоимости существующих кремниевых фотоэлектрических элементов[2].
Сравнение плоской поверхности и поверхности пирамидальной структуры
По сравнению с плоской поверхностью, кремниевая пластина с пирамидальной структурой имеет более высокую вероятность того, что отраженный свет падающего света снова будет действовать на поверхность пластины, а не отражаться непосредственно обратно в воздух, тем самым увеличивая количество рассеянного света. и отражается на поверхности структуры, позволяя поглощать больше фотонов и образуя больше электронно-дырочных пар.
Путь света для разных углов падения света на пирамидальную структуру
Обычно используемые методы текстурирования поверхности включают химическое травление, реактивное ионное травление, фотолитографию и механическую обработку канавок. Среди них метод химического травления широко используется в промышленности из-за его дешевизны, высокой производительности и простоты метода [3] . Для фотоэлементов из монокристаллического кремния обычно используется анизотропное травление щелочным раствором на разных кристаллических слоях кристаллического кремния для формирования структуры, аналогичной образованию «пирамиды», являющейся результатом анизотропии щелочного раствора на разных кристаллических слоях кристаллического кремния. Образование пирамидальной структуры обусловлено анизотропной реакцией щелочи с кремнием [4] . При определенной концентрации раствора щелочи скорость реакции OH- с поверхностью Si(100) в несколько раз, а то и в десятки раз превышает скорость реакции с поверхностью Si(111), и именно эта разница в скорости реакции что приводит к формированию пирамидальной структуры.
Сканирующие электронные микроскопы помогают улучшить качество солнечных батарей
В процессе химического травления концентрация травильного раствора, температура, время реакции и другие факторы влияют на подготовку поверхности флиса из кристаллических ячеек кремния, что приводит к различной отражательной способности. С помощью сканирующего электронного микроскопа с вольфрамовой нитью CIQTEK SEM3100 можно эффективно наблюдать за размером вытравленной области и пирамидальной структурой поверхности в процессе изготовления.
Благодаря преимуществам отсека для образцов большой емкости электронного микроскопа CIQTEK SEM3100 пользователи могут помещать образцы диаметром до 370 мм без резки, а пятиосный полностью автоматизированный предметный столик электронного микроскопа можно наклонять от -10° до 75°. °, что позволяет наблюдать различные положения образца под разными углами.
Стол для проб, наклоненный под углом 45°
Стол для проб, наклоненный под углом 30°
Образец расположен горизонтально
Более низкое ускоряющее напряжение 3 ~ 5 кВ используется для наблюдения пирамидальной структуры поверхности фотоэлектрических ячеек в электронном микроскопе SEM3100, что может уменьшить глубину проникновения электронного луча на поверхность образца, сделать наблюдаемые детали поверхности богаче и лучше охарактеризовать поверхность. дефекты и форму структуры, что помогает пользователям сравнивать и анализировать различные процессы производства бархата.
Согласно исследованию GIR (Global Info Research), глобальный доход от оборудования для солнечных батарей (PV) составит примерно 44,7 миллиарда долларов в 2021 году и, как ожидается, достигнет размера 55,57 миллиарда долларов в 2028 году. Среди типов продукции монокристаллический кремний продолжит занимать лидирующие позиции. важная позиция. Являясь мощным инструментом микроскопического анализа, CIQTEK SEM3100 станет мощным инструментом для улучшения процесса производства фотоэлектрических элементов и связанных с ним исследований.
Использованная литература:
[1] У Цзецзе и др. Исследования и перспективы аккумуляторной отрасли[J]. Современная химия, 2017, 37(9):5.
[2] Ли Цзяюань. Исследование поверхности нетканого материала солнечных батарей [D]. Даляньский технологический университет, 2009 г.
[3] Ли Х.Л., Чжао Л., Диао Х.В. и др. Анализ факторов, влияющих на пирамидальную структуру при производстве флюса монокристаллического кремния[J]. Журнал искусственных кристаллов, 2010, 39(4):5.
[4] Нисимото Ю., Намба К. Исследование текстурирования солнечных элементов из кристаллического кремния с растворами карбоната натрия[J]. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы, 2000, 61(4):393-402.
Стабильный, универсальный, гибкий и эффективный CIQTEK SEM4000X — это стабильный, универсальный, гибкий и эффективный сканирующий электронный микроскоп с автоэмиссионной эмиссией (FE-SEM). Он достигает разрешения 1,9 нм при 1,0 кВ и легко решает задачи получения изображений с высоким разрешением для различных типов образцов. Его можно модернизировать, добавив режим замедления сверхлучевого луча, чтобы еще больше повысить разрешение при низком напряжении. В микроскопе используется мультидетекторная технология с встроенным в колонку электронным детектором (UD), способным обнаруживать сигналы SE и BSE, обеспечивая при этом работу с высоким разрешением. Установленный в камере детектор электронов (LD) включает в себя кристаллический сцинтиллятор и фотоумножители, обеспечивающие более высокую чувствительность и эффективность, что позволяет получать стереоскопические изображения превосходного качества. Графический пользовательский интерфейс удобен для пользователя и оснащен такими функциями автоматизации, как автоматическая яркость и контрастность, автофокусировка, автоматический стигатор и автоматическое выравнивание, что позволяет быстро получать изображения сверхвысокого разрешения.
Узнать большеCIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеCIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеСтабильный, универсальный, гибкий и эффективный CIQTEK SEM4000X — это стабильный, универсальный, гибкий и эффективный сканирующий электронный микроскоп с автоэмиссионной эмиссией (FE-SEM). Он достигает разрешения 1,9 нм при 1,0 кВ и легко решает задачи получения изображений с высоким разрешением для различных типов образцов. Его можно модернизировать, добавив режим замедления сверхлучевого луча, чтобы еще больше повысить разрешение при низком напряжении. В микроскопе используется мультидетекторная технология с встроенным в колонку электронным детектором (UD), способным обнаруживать сигналы SE и BSE, обеспечивая при этом работу с высоким разрешением. Установленный в камере детектор электронов (LD) включает в себя кристаллический сцинтиллятор и фотоумножители, обеспечивающие более высокую чувствительность и эффективность, что позволяет получать стереоскопические изображения превосходного качества. Графический пользовательский интерфейс удобен для пользователя и оснащен такими функциями автоматизации, как автоматическая яркость и контрастность, автофокусировка, автоматический стигатор и автоматическое выравнивание, что позволяет быстро получать изображения сверхвысокого разрешения.
Узнать большеВысокопроизводительный и универсальный SEM-микроскоп с вольфрамовой нитью СЭМ-микроскоп CIQTEK SEM3200 — это превосходный сканирующий электронный микроскоп общего назначения с вольфрамовой нитью (СЭМ) с выдающимися общими возможностями. Его уникальная структура электронной пушки с двумя анодами обеспечивает высокое разрешение и улучшает соотношение сигнал/шум изображения при низких напряжениях возбуждения. Кроме того, он предлагает широкий спектр дополнительных аксессуаров, что делает SEM3200 универсальным аналитическим инструментом с отличными расходами.
Узнать большеВысокое разрешение при низком возбуждении CIQTEK SEM5000Pro — это сканирующий электронный микроскоп Шоттки с полевой эмиссией (FE-SEM), обеспечивающий высокое разрешение даже при низком напряжении возбуждения. Использование передовой технологии электронной оптики «Супертуннель» обеспечивает беспересеченный путь луча вместе с конструкцией линзы из электростатического и электромагнитного состава. Эти достижения уменьшают эффект пространственного заряда, минимизируют аберрации линзы, повышают разрешение изображений при низком напряжении и достигают разрешения 1,2 нм при 1 кВ, что позволяет напрямую наблюдать непроводящие или полупроводниковые образцы, эффективно уменьшая количество образцов. радиационное повреждение.
Узнать большеВысокоскоростной сканирующий электронный микроскоп для перекрестной визуализации образцов большого объема CIQTEK HEM6000 оснащен такими технологиями, как электронная пушка с большим током высокой яркости, высокоскоростная система отклонения электронного луча, высоковольтное замедление предметного столика для образца, динамическая оптическая ось и иммерсионный электромагнитный и электростатический комбинированный объектив. для достижения высокоскоростного получения изображений при обеспечении наноразрешения. Автоматизированный рабочий процесс предназначен для таких приложений, как более эффективный и интеллектуальный рабочий процесс получения изображений с высоким разрешением на больших площадях. Скорость получения изображения может быть более чем в 5 раз выше, чем у обычного сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией (FESEM).
Узнать большеАналитический полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп (FESEM) с большим лучом I CIQTEK SEM4000Pro представляет собой аналитическую модель FE-SEM, оснащенную высокояркой и долговечной автоэмиссионной электронной пушкой Шоттки. Конструкция трехступенчатой электромагнитной линзы обеспечивает значительные преимущества в аналитических приложениях, таких как EDS/EDX, EBSD, WDS и других. В стандартную комплектацию он входит режим низкого вакуума и высокопроизводительный низковакуумный детектор вторичных электронов, а также выдвижной детектор обратно рассеянных электронов, который облегчает наблюдение за плохо проводящими или непроводящими образцами.
Узнать большеЭмиссионная электронная микроскопия с ультра-высоким разрешением (FESEM)А CIQTEK SEM5000X представляет собой FESEM с сверхвысоким разрешением с оптимизированной конструкцией столбца электронной оптики, снижая общие аберрации на 30%, достигая сверхвысокого разрешения 0,6 Нм при 15 кВ и 1,0 Нм при 1 кВ Его высокое разрешение и стабильность делают его выгодным в перспективных исследованиях наноструктурных материалов, а также в разработке и производстве высокотехнологичных полупроводниковых микросхем.
Узнать большеСканирующий электронный микроскоп нового поколения с вольфрамовой нитью CIQTEK SEM3300 сканирующий электронный микроскоп (SEM) включает в себя такие технологии, как «супертуннельная» электронная оптика, встроенные в линзу детекторы электронов и объективы из электростатических и электромагнитных соединений. Применяя эти технологии в микроскопе с вольфрамовой нитью, давний предел разрешения такого СЭМ превышается, что позволяет СЭМ с вольфрамовой нитью выполнять задачи анализа при низком напряжении, которые ранее были достижимы только с помощью СЭМ с автоэлектронной эмиссией.
Узнать большеПолевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп (FE-SEM) с колонками со сфокусированным ионным пучком (FIB) Сканирующий электронный микроскоп с фокусированным ионным лучом CIQTEK DB550 (FIB-SEM) оснащен колонной сфокусированного ионного луча для наноанализа и подготовки образцов. Он использует технологию «супертуннельной» электронной оптики, низкую аберрацию и немагнитную конструкцию объектива, а также имеет функцию «низкого напряжения, высокого разрешения», обеспечивающую его наноразмерные аналитические возможности. Ионные колонны позволяют использовать источник ионов жидкого металла Ga+ с высокостабильными и высококачественными ионными пучками, что обеспечивает возможности нанопроизводства. DB550 — это универсальная рабочая станция для наноанализа и производства со встроенным наноманипулятором, системой впрыска газа и удобным программным обеспечением с графическим пользовательским интерфейсом.
Узнать большеПросвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) 120 кВ 1. Разделенные рабочие пространства: Пользователи работают с TEM в разделенной комнате с комфортом, снижая влияние окружающей среды на TEM. 2. Высокая эксплуатационная эффективность: Специальное программное обеспечение объединяет высокоавтоматизированные процессы, обеспечивая эффективное взаимодействие TEM с мониторингом в реальном времени. 3. Улучшенный опыт эксплуатации: Оборудован автоэмиссионной электронной пушкой с высокоавтоматизированной системой. 4. Высокая расширяемость: Для пользователей зарезервировано достаточное количество интерфейсов для перехода на более высокую конфигурацию, отвечающую разнообразным требованиям приложений.
Узнать больше